磷化液配方技术与方法

所谓磷化处理是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触,发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物膜层的一种表面的化学处理方法。所形成的膜称为磷化膜。它的成膜机理为:(以锌系为例)

a)金属的溶解过程

    当金属浸入磷化液中时,先与磷化液中的磷酸作用,生成一代磷酸铁,并有大量的氢气析出。其化学反应为;

    Fe+2H3PO4=Fe (H2PO4)2+H2•↑         (1)

    上式表明,磷化开始时,仅有金属的溶解,而无膜生成。

b)促进剂的加速

    上步反应释放出的氢气被吸附在金属工件表面上,进而阻止磷化膜的形成。因此加入氧化型促进剂以去除氢气。其化学反应式为:

3Zn(H2PO4)2+Fe+2NaNO2=Zn3(PO4)2+2FePO4+N2↑+2NaH2PO4+4H2O   (2)

    上式是以亚硝酸钠为促进剂的作用机理。

c)水解反应与磷酸的三级离解

    磷化槽液中基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐,其分子式Me(H2PO4)2,这些酸式磷酸盐溶于水,在一定浓度及PH值下发生水解泛音法,产生游离磷酸:

         Me(H2PO4)2=MeHPO4+H3PO4                ( 3 )

         3MeHPO4=Me3(PO4)2+H3PO4                ( 4 )   

         H3PO3=H2PO4-+H+=HPO42-+2H+=PO43-+3H+   ( 5 )

    由于金属工件表面的氢离子浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,最终成为磷酸根。

d)磷化膜的形成

    当金属表面离解出的三价磷酸根与磷化槽液中的(工件表面)的金属离子(如锌离子、钙离子、锰离子、二价铁离子)达到饱和时,即结晶沉积在金属工件表面上,晶粒持续增长,直至在金属工件表面上生成连续的不溶于水的黏结牢固的磷化膜。

2Zn2++Fe2++2PO43-+4H2O→Zn2Fe (PO4)24H2O↓       ( 6 )

3Zn2++2PO42-+4H2O=Zn3 (PO4)24H2O ↓              ( 7 )

金属工件溶解出的二价铁离子一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉,而残留在磷化槽液中的二价铁离子,则氧化成三价铁离子,发生(2)式的化学反应,形成的磷化沉渣其主要成分是磷酸亚铁,也有少量的Me3(PO4)2。

 

常温磷化液配方(质量份)

原料

1号

2号

原料

1号

2号

磷酸

4

3

硼氟酸钠

0.8

0.5

氧化锌

0.55

0.5

氯酸钠

2.5

2.5

硝酸锌

1.5

1

柠檬酸

2

1

硝酸镍

3

3.5

软化水

加至100

硝酸锰

3.5

3

 

 

制备方法  首先将氧化锌用少量混合湿润,加入磷酸,溶解完全后,再加入其他原料,搅拌均匀即可。

原料配伍  本品各组分质量份配比范围为:磷酸2~4、氧化锌0.4~0.6、硝酸锌0.5~1.5、硝酸镍3~5、硝酸锰2~4、硼氟酸钠0.2~1、氯酸钠2~3、柠檬酸0.5~2、软化水加至100

本品由于加入了复合加速剂和复合钝化剂——硝酸镍、硝酸锰、硼氟酸钠和氯酸钠,使磷化膜与工件的结合速度快,结合更牢固。使磷化液磷化速度加快,并使成膜和强度大。

产品特性  本品方法简单,被处理工件先要经预处理、脱脂、表调等工艺,使用工件表面无油、无锈及赃物,采用浸渍或喷淋方法施工,在常温下处理3~5min,无需加热,节省能源,操作方便。被处理的工件成膜致密、均匀、连续,成膜时间短,成膜强度大,能够满足汽车灯工件的要求。

 

低温锌系磷化液配方(g/L)

氧化锌

100

乙二胺四乙酸

0.66

80%磷酸

230

柠檬酸

5

30%硝酸

280

过硼酸钠

1

硫酸镍(NiSO4·6H2O)

2.67

碳酸钠

2.3

碳酸锰

0.2

加至1L

制备方法  将各组分溶于水混合均匀即可

 

产品特性  本品低温锌系磷化液,工作温度低、时间段,能耗小,能在钢铁表面生成一种性能优良的致密磷化结晶膜,该磷化液工艺参数范围宽,易于调整,提高了产品涂装质量。

    发黑磷化液配方(质量份)

原料

1号

2号

3号

原料

1号

2号

3号

46

26.7

36.8

磷酸

30

35

32

氧化锌

6

8

7

硝酸锌

12

20

16

硝酸镍

0.2

0.5

0.3

间硝基苯磺酸钠

1.2

1.9

1.6

柠檬酸

0.9

1.8

1.4

钨酸钠

3

5

4

氟硼酸钠

0.7

1.1

0.9

 

 

制备方法  先将水加入反应釜中,接着加入氧化锌,加入过程均匀搅拌;调成浆状后,往浆状溶液中加入磷酸,均匀搅拌,待溶液澄清后,往溶液中加入硝酸锌,搅拌至硝酸锌全部溶解;然后,逐步顺序加入硝酸镍、柠檬酸、氟硼酸钠、间硝基苯磺酸钠、钨酸钠,加入过程中均匀搅拌,待上步物料溶解后,再加入下步物料。

原料配伍  本品各组分质量份配比范围为预处理黑化液:Na2S2O3 5H2O为20~32、HNO3(密度1.40g/ml)15~20、配液中若添加Bi3+<0.5g/L,可进一步提高黑化程度。磷化液:Zn2+为17~20、NO3-为12~16、P2O5为15~19、Fe2+<1。

环保防锈磷化液配方(质量份)

原料

1号

2号

3号

4号

5号

6号

7号

8号

磷酸

162

140

180

140

100

200

150

100

磷酸二氢锌

63

50

70

70

40

80

60

80

硝酸锌

102

96

132

96

80

150

115

80

亚硝酸钠

23

22

36

36

15

40

28

40

硫酸羟胺

38

30

42

30

22

48

35

22

加至1L

 

产品特性  本品所形成的磷化膜硬度高、孔隙率低、成本低,磷化膜均匀连续,并且致密,无污染,改善了劳动条件,对操作者危害小,基本消除工序间锈蚀,磷化膜具有一定的防腐蚀能力、增强漆层与集体的附着力,另外,使用寿命长,反应速度快、时间段、温度低,於渣较少,所以汽车涂装、加点电气涂装等均可采用。

    锰系磷化液配方(质量份)

原料

1号

2号

3号

4号

5号

6号

磷酸

2

3

4

5

6

15

马日夫盐

10

8

7

6

7

10

硝酸钠

2

4

5

6

5

7

硝酸锌

0.5

2

5

4.5

5

3

硝酸镍

3

3.5

4

4.5

3.5

5

亚硝酸钠

1

2

3

4

4

6

双氧水

0.5

1

3

4

4

6

软化水

50

5

58

48

54

60

 

制备方法  准备软化水,加入磷酸,马日夫盐,硝酸钠,硝酸锌,硝酸镍,亚硝酸钠,双氧水,待完全溶解后静止1h,即可包装。

原料配伍  本品各组分质量份配比范围为:磷酸2~8、马日夫盐1~10、硝酸钠2~8、硝酸锌0.5~5、硝酸镍3~5、亚硝酸钠1~4、双氧水0.5~6、软化水45~60。

产品应用  本品主要应用于改善机械零件的减磨性,特别适合于改善齿轮的跑合性能,提高抗磨性能,延长齿轮的使用寿命。

金属热处理的工艺
磷化工艺处理技术流程

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